Cella elettrolitica al piombo-acido

La prima batteria ricaricabile fu inventata dal fisico francese Gaston Plantè nel 1859. Si trattava di una cella elettrolitica al piombo-acido costituita da un elettrodo negativo di piombo (anodo) e un elettrodo positivo di biossido di piombo (catodo) immersi in una soluzione acida. I due elettrodi a lastra sottile separati da un foglio di gomma erano avvolti a spirale e posti in un contenitore di vetro contenente una soluzione di acqua e acido solforico. All’epoca le prime applicazioni delle batterie ricaricabili avvennero in campo ferroviario dove venivano utilizzate per l’illuminazione delle carrozze e ricaricate durante la sosta nelle stazioni. A differenze delle pile voltaiche la reazione chimica piombo-acido è reversibile e può essere ripetuta centinaia di volte all’interno della cella. Il piombo Pb e il biossido di piombo PbO2 degli elettrodi reagiscono chimicamente con l’acido solforico H2SO4 producendo solfato di piombo PbSO4 che si deposita temporaneamente su entrambi gli elettrodi durante la fase di scarica, ritornando poi in soluzione sotto forma di acido durante la fase di carica.

La Pila di Bagdad

Nel 1938, nel corso di scavi nei dintorni di Bagdad, l’archeologo tedesco Wilhelm König ritrovò una piccola giara di terracotta contenente un foglio di rame avvolto a cilindro con un’asta di ferro al centro. Si trattava di un manufatto risalente a oltre 2000 anni prima: concettualmente e strutturalmente una vera e propria cella galvanica. L’oggetto fu denominato pila di Bagdad, o pila dei Parti, dal nome della popolazione all’epoca residente nell’antica Mesopotamia (l’attuale Iraq).
Sezione della pila dei Parti – L’elettrolito era costituito da aceto e la pila veniva utilizzata molto probabilmente per la placcatura in argento di manufatti metallici.

Batterie – Principio di base: cella voltaica e cella elettrolitica

La batteria è il componente fondamentale dell’impianto elettrico degli autoveicoli: insieme all’alternatore fornisce l’energia elettrica necessaria per il funzionamento di tutti gli organi principali e dei sistemi elettronici dell’autoveicolo. La batteria accumula e fornisce corrente continua a bassa tensione all’impianto elettrico. 
Le batterie di accumulatori utilizzate in campo automobilistico sono quasi esclusivamente di tipo a cella elettrolitica al piombo-acido.
Come tutte le celle elettrolitiche (celle voltaiche o celle galvaniche) le batterie al piombo-acido sono basate sul principio della “coppia elettrolitica”. Due conduttori di metalli o materiali diversi immersi in una soluzione conduttrice di tipo salino, acido o alcalino generano una forza elettromotrice, denominata anche differenza di potenziale o tensione elettrica, che permette il passaggio della corrente elettrica in un circuito ad essi collegato.
La tensione caratteristica di ciascuna cella voltaica varia in funzione del materiale utilizzato per gli elettrodi (rame-zinco, carbone-zinco, nickel-cadmio, nickel-metallo idruro, argento-zinco, sodio-zolfo, etc…).

La prima cella in grado di produrre correnti elettriche stabili fu ideata e costruita dallo scienziato italiano Alessandro Volta nel 1800. Era costituita da un elettrodo di rame e uno di zinco immersi in una soluzione salina. Questo tipo di cella forniva una tensione di 1.1 – 1.5 Volt. Successivamente gli elettrodi immersi vennero sostituiti da coppie di dischetti di rame e zinco separati da un feltrino imbevuto di soluzione acida. Le coppie di dischi venivano poste l’una sull’altra formando una vera e propria pila (da cui la denominazione pila elettrica) dove si alternavano dischi di rame e dischi di zinco in contatto diretto in modo da realizzare un collegamento in serie che permetteva di sommare le tensioni prodotte dalle singole coppie.